Tiefengeothermie-Forschung

Werner Siemens-Stiftungsprofessor Martin O. Saar und sein Team an der ETH Zürich haben ein innovatives Verfahren entwickelt, mit dem man die Energie in der Erdkruste gewinnen und gleichzeitig das Klimagas CO₂ versenken kann – im granitharten Untergrund der Schweiz und an anderen geologisch herausfordernden Gebieten auf der Erde.

Die Forschung von Werner Siemens-Stiftungsprofessor Martin O. Saar zielt auf die Nutzung der tiefen Erwärme für die Erzeugung von Strom in geothermischen Kraftwerken ab. In der Schweiz investiert der Bund seit ein paar Jahren sehr viel Geld in die tiefe Geothermie. Sie wird als alternative Energiequelle für die Zeit nach dem geplanten Ausstieg aus der Atomenergie und aus den fossilen Energieträgern Öl und Gas diskutiert.

Bis jetzt kann in der Schweiz die Geothermie nicht zur Stromerzeugung genutzt werden; in Deutschland ist man damit schon weiter. Die USA sind global führend bei den Geothermie-Kraftwerken. Der Grund liegt in der unterschiedlichen Geologie. Hierzulande findet man nicht wie in Kalifornien oder Nevada hohe Untergrundtemperaturen nahe der Erdoberfläche, die sich einfach anzapfen lassen, und es gibt auch keine hohe seismische Aktivität wie in Island oder Kalifornien, die den Untergrund durchlässig für den Wärmeaufstieg halten. In der Schweiz und in den meisten Gebieten der Erde ist es sehr viel schwieriger, an die Wärme aus der Tiefe zu gelangen, um sie in Strom umzuwandeln. Da setzt die Forschung von Martin O. Saar an: Er möchte Verfahren entwickeln, mit denen geothermische Energie auch in bisher ungeeigneten Gegenden wirtschaftlich sinnvoll für die Stromproduktion genutzt werden kann.

Als Erstes hat das Team von Werner Siemens-Stiftungsprofessor Martin O. Saar mithilfe von Computersimulationen, Laborexperimenten, Feldforschung und im Gestein untersucht, wie sich Flüssigkeiten (Geofluide) ihren Weg durch harten Stein wie Granit bahnen und wie sich geothermale Energieflüsse in der Erdkruste «bewegen». Vor einigen Jahren tauchte die Idee auf, CO₂ als Wärmetransporter einzusetzen – was sich als Coup entpuppte. Damit liesse sich die tiefe Erdwärme an vielen Standorten nutzen und zugleich der CO₂-Ausstoss in die Atmosphäre drosseln, indem das Treibhausgas permanent im Untergrund gelagert würde.

Das Projekt mit seinem innovativen Ansatz ist erfolgreich. Bereits entstanden daraus Patente, internationale Zusammenarbeiten und Spin-offs. Ein neuartiger Elektropuls-Bohrer wurde in Zusammenarbeit mit dem Geoenergie-Kraftwerke-Bauer «SwissGeoPower» entwickelt und erfolgreich getestet. Im Jahr 2021 hat Saar einen Innosuisse Grant der Schweizerischen Agentur für Innovationsförderung erhalten, mit dem er die vielversprechenden Elektropuls-Bohrungen optimieren will.